Факторы, влияющие на количественную ОФЭКТ

Количественная ОФЭКТ подвержена искажающему влиянию многих факторов (см. например, [15]), которые можно сгруппировать в три основных категории: факторы пациента, физические и технические факторы.

Факторы пациента

Распределение конкретного РФП внутри пациента связано с его физиологией и анатомией, поэтому на набор данных ОФЭКТ оказывают влияние индивидуальные особенности пациентов. Размер тела пациента влияет на ослабление и рассеяние излучения. Биокинетика РФП в пациенте определяет усвоение РФП и временное распределение активности в различных органах. Непроизвольные движения, такие как дыхание и сердцебиение, и сознательные перемещения пациента во время набора данных могут приводить к возникновению артефактов и к неточности количественного определения распределений.

Физические факторы

Большинство фотонов, испускаемых введенными в пациента РФП, испытывает взаимодействие с биологическими тканями пациента. Часть фотонов при этом поглощается, часть испытывает рассеяние, в результате которого фотоны изменяют направление своего движения и теряют некоторую долю своей энергии. Чем ниже энергия фотонов, тем больше вероятность взаимодействия. Для 140 кэВ фотонов ^99тТс коэффициент ослабления при исследованиях головного мозга равен ~4, а при исследовании миокарда—5. Так как форма тела человека далека от цилиндрической, то ослабление и рассеяние излучения по разным направлениям существенно отличаются. Эти эффекты, если не проводится соответствующая коррекция, сильно ухудшают качество и точность изображений ОФЭКТ по причинам, подробно рассмотренным в главе 6.

Технические факторы

Технические факторы также оказывают важное влияние на количественную ОФЭКТ. Они включают характеристики аппаратуры, параметры набора и обработки данных, методы реконструкции и процессинга изображений. Основное воздействие инструментария на количественную ОФЭКТ осуществляется через эффективность регистрации детекторов и пространственное разрешение системы. Эффективность регистрации определяет число зарегистрированных фотонов и флуктуации шума в изображении, что ограничивает точность и воспроизводимость количественной ОФЭКТ. Плохое пространственное разрешение не позволяет выявлять тонкую структуру и затрудняет разделение районов интереса.

В типичной системе ОФЭКТ определяющее влияние на эффективность регистрации и пространственное разрешение оказывает коллиматор детектора. Особенно сложные проблемы возникают при получении изображений распределения РФП, меченных р/н, испускающих высокоэнергетичные фотоны. На рис. 5.22 показаны экспериментальные PSF коллиматоров с различной конструкцией для фотонов разных энергий.

Рис. 5.22. Экспериментальные функции отклика точечного источника (PSF) для разных коллиматоров, измеренные на расстоянии между источником и коллиматором, равном 10 см, для разных энергий.

источников:

а — низкоэнергетический универсальный коллиматор корпорации «Дженерал электрик» (GE LEGP); б — универсальные коллиматоры для средних энергий корпорации «Дженерал электрик» (GE MEGP) и корпорации «Сименс» (Siemens ME); в — высокоэнергетичный универсальный коллиматор корпорации «Сименс».

(Siemens НЕ) [10].

Из рис. 5.22 видно, что при использовании типового низкоэнергетического коллиматора для регистрации фотонов низких энергий эффекты рассеяния и прохождения излучения через коллиматор незначительны (рис. 5.22, а). Если этот коллиматор применить при регистрации фотонов с высокой энергией, то будут сильно выражены эффекты рассеяния и прохождения фотонов через септу коллиматора. Использование для этих целей типового высокоэнергетического коллиматора только частично уменьшает эти эффекты (рис. 5.22, б).

Другие технические факторы, включая мертвое время, энергетическое разрешение, однородность, линейность и ориентация системы ОФЭКТ также оказывают заметное влияние на качество и количественную точность изображений ОФЭКТ. Традиционные методы реконструкции изображений (см. главу 4), например метод фильтрованного обратного проецирования с компенсацией и без компенсации факторов, ухудшающих изображение, производят изображения, которые часто количественно неточны и содержат артефакты и искажения. Широко применяемые технологии сглаживания, метод восстанавливающих фильтров и другие технологии процессинга изображений (например, оконная технология для дисплея) обеспечивают эстетически приятные изображения, подавляя шумы и артефакты изображения, однако они не улучшают количественную точность изображений ОФЭКТ [16]. Ниже на основе материалов работы [16] дается краткий обзор методов компенсации вредного влияния на количественную ОФЭКТ ослабления и рассеяния излучения и отклика коллиматора детектора. Методы представлены в порядке увеличения количественной точности.